Étudier la luminosité des noyaux galactiques actifs

Les Noyaux Galactiques Actifs, ou AGN, sont des zones super lumineuses situées au centre de certaines galaxies. Ils sont alimentés par des trous noirs supermassifs qui aspirent de la matière de leur environnement. Ce processus génère énormément d'énergie et peut émettre une lumière intense à travers différents spectres, des ondes radio aux rayons X et gamma. Les AGN sont fascinants parce qu'ils peuvent changer de luminosité très rapidement, parfois en quelques minutes, heures, ou même sur de plus longues périodes comme des mois ou des années.

#Le Rôle des Jets relativistes

Un des aspects les plus excitants des AGN, ce sont leurs jets relativistes. Ces jets sortent des pôles des trous noirs à des vitesses proches de celle de la lumière. Ce sont parmi les accélérateurs de particules les plus puissants de l'univers. Quand les particules dans ces jets interagissent avec la matière environnante et des champs magnétiques, elles créent de la lumière sur tout le spectre. La luminosité peut varier énormément, ce qui donne des indices sur le fonctionnement de ces jets et comment l'énergie est libérée.

#Le Cherenkov Telescope Array (CTA)

Pour étudier la variabilité des AGN, les scientifiques utilisent un observatoire avancé appelé le Cherenkov Telescope Array. Le CTA est composé de plus de 50 télescopes situés à deux endroits : les îles Canaries en Espagne et le désert de Paranal au Chili. Il est conçu pour détecter des rayons gamma de très haute énergie (VHE) provenant des AGN. Ce qui rend le CTA spécial, c'est sa capacité à observer les AGN avec beaucoup de détails et sur de larges plages d'énergie, ce qui est essentiel pour comprendre comment leur luminosité peut changer au fil du temps.

#Simuler les Flamboiements des AGN

Pour analyser le comportement des AGN, les chercheurs ont développé un programme appelé CtaAgnVar. Cet outil simule le comportement des AGN lorsqu'ils s'illuminent, c'est-à-dire quand ils libèrent des éclairs d'énergie. Grâce à CtaAgnVar, les scientifiques peuvent créer des "Courbes de lumière", qui sont des graphiques montrant comment la luminosité d'un AGN change au fil du temps. Les simulations aident les chercheurs à comprendre à quoi pourraient ressembler de vrais AGN observés par le CTA.

#Les Flamboiements de 3C 279

Un AGN bien connu s'appelle 3C 279. En juin 2015, cet AGN a connu un flamboiement, et les scientifiques ont voulu simuler à quoi cela ressemblerait à travers le CTA. Ils ont utilisé deux modèles différents pour expliquer le flamboiement, l'un basé sur des processus leptoniques et l'autre sur des processus hadroniques. Le modèle leptoniques suggère que des photons de haute énergie sont produits par un mécanisme appelé diffusion Compton inverse. En revanche, le scénario hadronique propose que des protons sont responsables de l'énergie observée à travers différentes interactions.

En intégrant ces modèles dans CtaAgnVar, les scientifiques ont pu simuler les courbes de lumière de 3C 279 pendant le flamboiement. Ils ont découvert que la simulation pouvait suivre la luminosité de l’AGN à mesure qu’elle changeait sur de courtes périodes.

#Observer d'autres Flamboiements

Un autre AGN, BL Lacertae, a eu un flamboiement en octobre 2016. Le flamboiement a duré environ 10 heures, mais en raison de diverses limitations d'observation, le CTA n'a pu en observer que 3,5 heures. Les scientifiques ont utilisé CtaAgnVar pour simuler cet événement. Ils ont appris que, bien que les courbes de lumière montraient des variations de luminosité, ils n'ont pas pu identifier un phénomène connu sous le nom d'"hystérésis". Ce terme fait référence à un modèle en boucle qui peut émerger lorsqu'on trace la luminosité par rapport à une autre variable.

#Flamboiement Court de Markarian 421

En mars 2001, un autre AGN appelé Markarian 421 a montré un flamboiement très bref ne durant que 2 heures. Cet événement rapide a permis au CTA de capturer toutes les données sans interruptions. Pour ce flamboiement, les scientifiques ont à nouveau réalisé des simulations pour prédire à quoi ressembleraient les observations. Ils ont constaté que pendant ce flamboiement, ils pouvaient clairement voir le modèle d'hystérésis, ce qui indiquait des étapes distinctes de changements de luminosité.

#Observations à Long Terme

En plus d'étudier les flamboiements à court terme, les chercheurs examinent aussi les changements de luminosité à long terme des AGN. Pour cela, ils ont développé un autre modèle qui suit comment la luminosité d'un AGN évolue au fil du temps. Ce modèle prend en compte plusieurs facteurs, y compris comment la lumière de l'AGN pourrait être absorbée par la lumière de fond de l'univers.

En utilisant ce modèle, les scientifiques ont créé des courbes de lumière à long terme pour divers AGN, révélant comment leur luminosité change sur de plus longues périodes. Ces études à long terme sont cruciales pour comprendre le comportement des AGN et leur rôle dans l'univers.

#Perspectives Futur

Grâce à ces études avec CtaAgnVar, les chercheurs obtiennent de nouvelles perspectives sur la variabilité des AGN au fil du temps. Le CTA leur permettra d'observer de courtes impulsions d'énergie en détail, améliorant notre connaissance de ces puissants objets cosmiques. Il reste encore beaucoup à apprendre, et les travaux futurs impliqueront de tester plus de modèles et d'analyser plus de données. Cette recherche contribuera de manière significative à notre compréhension des AGN et des processus fondamentaux qui se produisent dans l'univers.

#Conclusion

En résumé, le Cherenkov Telescope Array offre une opportunité passionnante d'étudier la variabilité des Noyaux Galactiques Actifs. Grâce à des simulations avancées et des observations, les scientifiques assemblent progressivement comment ces fascinants objets astronomiques changent de luminosité au fil du temps. Avec une exploration continue, on peut s'attendre à découvrir plus de secrets sur les jets puissants et les processus énergétiques qui se déroulent dans le cœur des galaxies à travers l'univers.